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entdeckt_01_2013

Kooperation// Das Forschungsmagazin aus dem HZDR WWW.Hzdr.DE 36 37 Der Erzbergbau in Sachsen wurde zwar Anfang der 1990er Jah- re eingestellt, jedoch gibt es immer noch große Restmengen an Metallen wie Zinn, Zink und Blei. Sie blieben nach der me- chanischen und chemischen Aufbereitung übrig und landeten auf großen Spülhalden. „Aufgrund von Archivdaten wissen wir, dass dort noch bis zu 50 Prozent der ursprünglichen Zinn- mengen lagern“, so Philipp Büttner vom Helmholtz-Institut Freiberg. Er koordiniert das Projekt „Strategische Metalle und Mineralien aus sächsischen Bergbauhalden“. Forscher der TU Bergakademie Freiberg wollen darin mit Partnern aus der Industrie herausfinden, um welche Rohstoffmengen es genau geht und wie man sie gewinnen könnte. Das Projekt ist Teil einer großen, durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) finanzierten Fördermaßnahme, die sich mit dem Recycling und Ersatz von industriell wichtigen Rohstoffen beschäftigt („r3“ – Innovative Technologien für Ressourcen- effizienz – Strategische Metalle und Mineralien). Für die Wirtschaft sind heute andere Ressourcen interessanter als früher. „Hochtechnologie-Metalle wie Indium, Germanium und Lithium waren damals kaum ein Thema, ihr Auftreten und ihre Verteilung wurden kaum untersucht“, erklärt Büttner. „Wir vermuten aber, dass die in den Halden lagernden Rückstände aus der Erzaufbereitung auch diese Wertstoffe enthalten, und wollen herausfinden, wie viel und wie sie sich verteilen.“ Dafür müssen die Forscher die Bergbauhalden genau untersuchen und viele Proben analysieren. Denn die Rohstoffe, die für Generatoren, Batterien oder Bildschirme unverzichtbar sind, sind meist sehr fein verteilt und kommen in geringen Konzen- trationen vor. Häufig sind die Minerale, die die gesuchten Metalle enthalten, nur unter hochauflösenden Mikroskopen oder mit speziel- len Sonden erkennbar. Das HIF und die TU Bergakademie Freiberg verfügen über alle Analysegeräte, die man für solche Untersuchungen braucht; die hochmoderne Ausstattung wird gefördert durch das BMBF und den Freistaat Sachsen. „Sie steht allen Mitgliedern in der „r³“-Fördermaßnahme zu Vor- zugskonditionen sowie weiteren Forschungspartnern des HIF zur Verfügung“, so Anke Dürkoop. Sie koordiniert im Rahmen des Begleitvorhabens „INTRA r³+“ die Vernetzung der 27 „r³“- Verbundprojekte. „Durch den Gerätepool haben wir am HIF viele Möglichkeiten, Rohstoffe quantitativ zu untersuchen“. Unter dem Elektronenstrahl Für das Haldenprojekt kommen gleich mehrere Forschungsan- lagen zum Einsatz. Im Moment lagert das Probenmaterial, das aus verschiedenen Halden im sächsischen Erzgebirge stammt, noch in Eimern und verpackt in PVC-Rohren. Bald kommt es in die Labore der Forscher. Inga Osbahr vom Institut für Minera- logie der Bergakademie ist eine der ersten, die damit zu tun hat. Sie durchleuchtet das vorher aufbereitete Gemisch aus feinen und groben Sandpartikeln mit dem Elektronenstrahl eines Rasterelektronen-Mikroskops. Die zurückgesendete Röntgenstrahlung ist einzigartig für jedes Mineral. Dadurch weiß die Forscherin, wie sich das Haldenmaterial grob zusam- mensetzt und welche Minerale gemeinsam vorkommen. Sehr fein verteilte Stoffe sind damit allerdings nicht bestimmbar. Dafür muss man die Proben so stark erhitzen, dass sie in ihre atomaren Bausteine aufgespaltet werden; diese werden an- schließend in einem hochempfindlichen Massenspektrometer analysiert. Um die Hauptelemente der Proben zu bestimmen, nutzen die Freiberger Forscher wiederum Röntgenstrahlung. Mithilfe eines sogenannten Röntgenpulverdiffraktometers kön- nen sie aber auch die genaue Struktur der Minerale erkennen. Die gesammelten Messdaten sollen später zusammen mit ähnlichen Informationen über andere zurückgelassene Berg- bauhalden in Deutschland in eine überregionale Datenbank eingetragen werden. Mehrere „r3“-Partner entwickeln ge- meinsam dieses Haldenkataster. Die Daten werden schließlich zeigen, ob es ökologisch verträglich ist und wirtschaftlich lohnenswert, die in den Halden lagernden restlichen Rohstof- fe zu verwerten. Auch fortschrittlichere Technologien könnten für diese Entscheidung eine Rolle spielen. Voraussichtlich in drei Jahren wissen die Forscher mehr; so lange dauern ihre Untersuchungen. WERTVOLLE ERDE: Anfang des Jahres nahmen Philipp Büttner und Inga Osbahr Bodenproben aus mehreren alten Bergbau- halden im sächsischen Erzgebirge. Das Material, in dem die Forscher noch Restmengen an wichtigen Industrierohstoffen vermuten, wird von Thomas Leißner (v.l.n.r.) für die Messung vorbereitet. Foto: VNG – Detlef Müller Kontakt _Helmholtz-Institut Freiberg für Ressourcentechnologie im HZDR Philipp Büttner Koordinator des Verbundprojektes „Strategische Metalle und Mineralien aus sächsischen Bergbauhalden“ p.buettner@hzdr.de Dr. Anke Dürkoop Koordinatorin des BMBF-Vernetzungsprojekts „INTRA r³+“ a.duerkoop@hzdr.de www.r3-innovation.de

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